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隔膜壓濾機工業實驗和工程應用

Category.Technical Literature 541

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隔膜壓濾機在國內進行工業實驗的情況。 20世紀90年代以前,在硫酸法鈦白粉工業 生產中,水解后的偏鈦酸漿料進行過濾和水洗 (簡稱為“一次水洗”),漂白后漿料的過濾和水 洗(簡稱為“二次水洗”),包膜后的TiQ過濾 和洗滌(簡稱為“三次水洗”)等全部使用葉濾 機。鹽處理后進轉窯前脫水(簡稱“窯前脫水”) 使用真空轉鼓過濾機。葉濾機應用于過濾和水 洗,存在著占地面積大、水耗量大;掛片槽、水 洗槽、打漿槽為大面積敞口式設備,產品易受大 氣中的風沙、粉塵和有害物質的污染,操作過程 繁雜、環境差等缺點,一直是困擾鈦白工業發展 的主要問題之一。 英國TiOxide集團公司1992年曾在馬來西 亞家權州HTM公司建成投產一座50kt/a大型硫 酸法鈦白粉廠,其中一洗、二洗、三洗和窯前 脫水等摒棄了傳統的葉濾機和真空轉鼓過濾機, 采用德國連恩舍(I艘r)公司生產的隔膜壓濾 機,取得了良好的效果。美國杜邦 (DupOnt)公司、芬蘭凱米拉(Kemira)、美國 NI。公司和克朗諾斯(KronoS)、德國薩其賓 (Sachtleben)、拜耳(Bayer)等公司將隔膜壓濾 機應用于鈦白生產。

隔膜壓濾機在鈦白生產中的應用,引起國內鈦白行業的關注。各廠反應不一,有的廠采用引進國外壓濾機的技術和裝置;有的廠探討國產化 的可行性,做國產隔膜壓濾機的實驗;有的廠由 外商提供隔膜壓濾機做工業實驗。 本文著重介紹國產隔膜壓濾機和德國連恩舍 2國產隔膜壓濾機

實驗裝置

國內某壓濾機廠生產的800mm×800mm濾 板,為三片二腔室,腔室厚度為3.0cnl和 2.5mm,進料用螺桿泵,水洗用隔膜泵,空氣壓 干用氣瓶內的氣體,實驗地點在壓濾機廠,水溫 16℃。 2.2實驗內容 實驗物料4種,由國內某鈦白粉廠運到現場,實驗內容以下:

(1)鹽處理后的偏鈦酸進轉窯前的脫水實 驗。

(2)水解后的偏鈦酸漿料壓濾和水洗實驗。

(3)漂洗處理后,鈦液漿料壓濾和水洗實 驗。

(4)表面處理后漿料的壓濾和洗滌實驗。

結果

(1)鹽處理后的偏鈦酸脫水實驗,壓濾時間 為15min,壓干5min,壓濾壓力保持在0.25~ 0.3御a為宜,當壓力達到O.6腳a時,濾液f昆 濁,發生穿濾現象。壓濾后濾餅含固量43%, 含水量57%。

(2)漂白后鈦液壓濾和水洗實驗,進料時間 為22min,壓干5min,水洗120min,卸料 20min,共計約3h,洗滌后濾餅中Fe++含量約 65ppm,用水量比葉濾機要多10%。

(3)表面處理后漿料的壓濾和洗滌實驗,進 料22min,水洗30min,壓干7min,卸料20min, 共計79min。壓濾、洗滌壓力為0.3MPa,經洗 滌后的濾餅符合工藝指標要求,用水量僅為葉濾 機洗滌水用量的35.6%。

初步結論

國產filter press可成功地替代原有真空轉鼓過濾機和壓濾機,進行窯前脫水和三洗。窯前脫水和 干燥前脫水,因濾餅含固量比真空轉鼓過濾機 高,含水量較低,有利于提高轉窯和鈦白干燥設 備的生產能力和降低能量的消耗,效果較好。 但對于一洗和二洗,洗滌結果經分析Fe++ 指標不理想,水洗時間過長,用水量較大,距工 業應用的要求還有一段距離,如隔膜壓濾板、工藝流程和操作方法以及自動控制等方面還有待改進。

實驗裝置

diaphragm filter press,內有壓濾板 1000mm×1000mm,6個腔室,以一洗為例,采 用中心洗、預壓榨、角洗、角吹氣、卸料等過 程。壓濾機安裝在國內某鈦白粉生產現場,用現 場的物料,水洗用熱水,壓榨吹氣用壓縮空氣。

實驗內容

水解后偏鈦酸的壓濾和水洗實驗(即“一次 水洗”)。

結果

水解后偏鈦酸的壓濾和水洗實驗,進料 18min,中心水洗20min,預壓干5min,角洗 llmin,中心吹氣和角吹氣約6min,共計 60min。進料壓力為0.38MPa,水洗壓力為 0.4MPa,經幾次實驗,濾餅測定平均Fe++的含 量為153ppm,濾餅含固量為50%~55%,每噸干鈦白粉水洗用水量17~19t。

初步結論

一洗物料是鈦白粉生產較難洗滌的物料。針對一洗來說,隔膜壓濾機在國內實驗結果是好的,由于現場條件所限未能進行二洗、 三洗和窯前脫水三項實驗,但可以相信壓濾機對于上述3個生產過程都不會有問題。

隔膜壓濾機應用的技術特點

節約水洗用水

因水解后偏鈦酸漿料進隔膜壓濾機,壓濾機 內濾餅固含量比用葉濾機濾餅固含量高,加上壓 濾機在壓力0.35~0.45MPa下洗滌,比用葉濾 機在真空抽吸的效率高,故洗滌用水量少,據國外某公司的報告,折算噸干鈦白粉用水量為 12.5m3,我國一洗用壓濾機,各廠統計不太完 善,在20~40m3,故節約用水量很明顯。據介 紹,二次水洗、三次水洗連恩舍隔膜壓濾機用水 量分別為5.5m3/t干品和2.5m3/t千品,比葉濾機 用水量要小得多。

提高洗滌質量

一次水洗,葉濾機一般可洗到Fe++< 500ppm,壓濾機一次水洗后,濾餅的Fe++< 200ppm,甚至可達Fe++<100ppm,有利于提 高洗滌質量,減少漂白工序的負荷。 4.3用電分析 以15kt~20kt/a鈦自粉生產裝置為例,窯 前脫水、一洗、二洗、三洗用真空轉鼓過濾機一 葉濾機與隔膜壓濾機的用電量進行綜合比較如 下:

(1)窯前脫水用真空轉鼓過濾機2臺(1 開1備) 主電機7.5KW,攪拌電機5.5KW, (7.5+5.5)×2=26kW

(2)干燥前脫水用真空轉鼓過濾機1臺, 主電機5.5KW,攪拌電機5.5l涮, (5.5+5.5)×2=22KW

(3)一、二、三洗真空泵2臺, 2×110=220KW

(4)窯前脫水和干燥脫水用真空泵 3臺, 3×110=330KW

(5)3臺橋式吊車 橋吊30kw,行車 15kW,3×(30+15)=135kW上述幾項總裝機容量26+22+220+330+ 135=733kW。 運轉用電量計算以310d/a計,則 (13+11+220+220十3×45×0.5)×24× 310=395.4萬kWh/a

diaphragm filter press

(1)隔膜壓濾機本身用電 一洗壓濾機2臺6.87×2=13.74KW 二洗壓濾機2臺6.87×2=13.74kW 三洗壓濾機2臺3×2=6kW 窯前脫水壓濾機1臺3kw

(2)其他泵類用電量計算 一洗進料泵2臺45×2=90kw. 一洗水洗泵2臺37×2=74kW 二洗進料泵2臺45×2=90kW 二洗水洗泵2臺30×2=60kw 窯前進料泵1臺55×1=55l河 三洗進料泵2臺45×2=90kW 三洗水洗泵2臺30×2=60l河 高壓洗濾布泵1臺100KW 空壓機1臺65kW 上述總裝機容量為720.48kW

(3)隔膜壓濾機的操作及運行分析 隔膜壓濾機操作以一洗為例,有進料過濾、 中心水洗、預壓榨、去壓榨、打開壓濾機、關閉 壓濾機等過程,另外還有正常維修、洗濾布等, 總時間約84min。二次水洗總時間約85min。三 洗總時間為66~86min,窯前脫水每個周期總時 間為21.5min,上述4種壓濾機的電耗分別計算 如下: 一次水洗壓濾和水洗用電量: 2×45×26%×81%+2×37×74%×81%= 63.31kW 式中,一次水洗的壓濾和水洗占總時間的81%。 其中,壓濾占壓濾和水洗時間的26%,水洗占 壓濾和水洗時間的74%。 二次水洗壓濾和水洗用電量: 2×45×13%×81.7%+2×30×87%× 81.7%=52.21kW 式中,二次水洗的壓濾和水洗占總量時間的 81.7%。其中,壓濾占壓濾和水洗時間的13%; 水洗占壓濾和水洗時間的87%。 三次水洗壓濾和水洗用電量: 2×45×25%×78%+2×30×75%×78%= 52.65kW 式中,三次水洗的壓濾和水洗占總時間的78%。 其中:壓濾占壓濾和水洗時間的25%;水洗占 壓濾和水洗時間的75% 窯前脫水用電量: 55×21%=11.55KW 式中,窯前脫水壓濾占總時間的21%。 上述四項用電量為:179.72KW 179.72kW×24×310=133.7萬m/a 空壓機用電量,運行率67% 65kW×24×O.67×310=32.4萬kWh/a 高壓水洗用電量,一天運行5.5h 100kW×5.5×310=17.05萬kWh 一洗、二洗、三洗、窯前脫水壓濾機機體用 電負荷: 13.74+13.74+3+6=36.48kW 用電量36.48×24+310=27.14萬l(Wh/a 上述四項共計用電量為 133.7+32.4+17.05+27.14=210.25萬 kWh/a 隔膜壓濾機比葉濾機一真空轉鼓過濾機用于 一洗、二洗、三洗和窯前脫水節省電量為: 395.4—210.35=185.15萬kWh/a 若每度電按0.4元計,每年節省電費為: 185.15×0.4=74.06萬元 4.4減少能耗,提高產品質量 原葉濾機操作過程有掛片、洗滌、打漿等過 程,采用掛片槽、水洗槽、打漿槽,這些槽均為 大面積敞口式,大氣中的風沙、粉塵及其氣相中 的有害物質都會影響鈦白粉的質量。在冬季由于 這些槽的散熱面積大,需要增加加熱熱水所用蒸 汽量,且葉濾機大,廠房環境溫度高,濕度大, 操作環境差。 改為隔膜壓濾機后,應用于一洗、二洗、三 洗工藝中,壓濾機為全封閉操作,不受大氣風沙 粉塵的影響,可提高產品質量,節省加熱水的蒸 汽用量,也改善操作環境。壓濾機全系統使用PLC控制或D(篤控制,自動化水平高,可降低 30%~40%,第三種配置組合技術穩妥,投資相 勞動強度,減少操作工人數。 對較省。 4·5節省占地面積 5結語 以15kt/a鈦白粉裝置為例,隔膜壓濾機比 葉濾機可節省建筑面積40%,約540m2。

投資

上述三種配置組合總體造價要高于配置國產 鈦白工業生產中,曾在窯前脫水、一洗、二 洗使用過技術落后的壓濾機,后來窯前壓濾機被真空轉鼓過濾機取代,一洗、二洗的壓濾機被葉 濾機取代。后來壓濾機通過自身的改進,開發出 隔膜壓濾機,加上計算機模擬技術的應用,改變 了濾板流體分布的狀態,提高了洗滌效果,節省 洗滌水量,縮短洗滌周期,節約占地面積,改變 操作環境,自動化水平高及濾餅固含量高等。

 

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